铀在黑色岩系中的分布

中国西南地区,特别是贵州省,具有黑色岩系矿床形成的地质条件。目前已在震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组发现大型和超大型磷矿床,包括开阳磷矿、瓮福磷矿和织金新华稀土磷矿(张伦伟等,2007)。有3个大型矿床(遵义宋林镍钼矿、织金院镍钼矿和遵义黄家湾镍钼矿)、1个中型矿床(金沙岩孔镍钼矿)和4个小型矿床(金沙干河钼铁矿、兴义邦扎钼铀矿、开阳白马洞钼铀矿和铜仁大坝钼矿)(范正烈,2006)

震旦纪-寒武纪,由陆壳组成的扬子陆块以稳定碳酸盐沉积为主,湘桂东南和黔西、滇东南为过渡地壳,大陆被动边缘沉积向东南加深,由泥灰岩、硅质岩和炭质泥岩组成,湘东南为深海区。寒武纪末的郁南运动在云开地区形成褶皱、隆起和北东向冲断带,开始了华夏陆块和扬子陆块的拼贴,结束了加里东早期以伸展活动为主的构造阶段。这一阶段是黑色岩系形成的重要时期。上扬子区震旦纪陡山沱期,自西向东逐渐沉积了近岸碎屑岩-碳酸盐岩和磷块岩-页岩、碳酸盐岩和磷块岩(叶连军等,1998),碎屑岩组合中未发现大型磷块岩矿床。陡山沱组是一套整合或假整合在南沱组冰碛上的海侵沉积。在华南陡山沱组古地磁研究中,孙志明等人(2004)认为华南位于赤道附近的低纬度地区。李等(1996)发现,罗迪尼亚超大陆解体时,华南处于中部古陆与澳大利亚之间的断裂带上,但在震旦纪很可能与劳伦古陆和澳大利亚分离(石春华,2005)。震旦系陡山沱期磷块岩的沉积分布和环境变迁受古扬子板块和构造因素控制。8亿年至1100万年的地质历史时期,发生了强烈的造山运动,使研究区形成了相对稳定的地台基底(刘红云等,1991)。陡山沱期以后,沉积为灯影组碳酸盐岩。

黑色岩系主要由黑色页岩、硅质岩和磷块岩组成,与下伏地层关系为与台湾灯影组接触。在斜坡-盆地区与六叉坡组或老豹组整合接触。其自下而上的顺序为硅质岩-磷块岩-黑色页岩。厚度变化很大,一般从几米到100米以上。

早寒武世初,泛大陆解体,导致扬子板块和华夏板块强烈拉张(刘宝军等,1993),构造沉降加剧。此时由于海侵,海平面迅速上升,水体迅速向陆地加深。与构造沉降的共同作用使可容空间增大,沉积速率降低,海水的波基面和光合作用的界面也增大,导致扬子地台被大面积淹没,成为淹没地台环境。在这种环境下,下层水体在波底以下,光合作用很弱,从而形成缺氧的还原环境。热水喷射导致黑色岩系中多金属元素的富集。在此期间,火山活动喷出的火山灰不仅引起了海水物理化学条件的变化,还引起了气候的变化,造成了大陆冰川的融化,促进了海平面的快速上升,加速了缺氧环境的形成。与这套黑色岩系有关的矿物主要分为两类:①黑色岩系:沉积-改造型磷、钒、钼、铀;②碳酸盐岩:沉积改造型铅锌矿床。

黑色岩系中的铀含量一般较高,因为它含有碳质和细黄铁矿及其他还原性物质。在地壳中,黑色页岩中铀的丰度远大于其他沉积岩。我国西南地区存在的黑色岩系中铀含量普遍较高,为后期铀矿化提供了重要的铀源。我国西南地区黑色岩系中铀等金属元素含量较高。如云南德泽千株寺组黑色岩系的U是陆壳丰度的665,438+0倍(夏青林等,2008)。在贵州黑色岩系研究过程中,项目组分别对牛蹄塘组、九门冲组、石冷水组、六叉坡组、灯影组和陡山沱组进行了取样分析。结果如表5.1和表5.2所示。表5.1显示黑色岩系中U含量明显高于地壳丰度值(2.07μg/g)(李彤,1992),是地壳丰度值的6 ~ 20倍,而灯影组正常白云岩中U含量明显低于地壳丰度值,远低于黑色岩系。表5.2给出了黑色岩系中U含量的统计。可见黑色岩系,尤其是(矿化)磷块岩中铀含量较高,甚至达到可开发利用的水平。这部分铀在我国西南地区分布广泛,总量可观,是潜在的铀资源。通过对黑色岩系的研究,李朝阳等人也认为下寒武统牛蹄塘组黑色页岩是富含U、Ag、Se、PGE、V、Mo、Hg等多种成矿元素的矿源层(李朝阳等,2003)。可见,黑色岩系是铀矿化的矿源层,也是其他元素的矿源层,对黑色岩系中的铀矿找矿具有重要意义。因此,从这个意义上说,北欧大陆裂解事件为中国西南地区的铀矿化提供了场所和机会,这是铀的预富集期。

表5.1 U含量及其在贵州部分黑色岩系中的富集系数

注:样品由核工业北京地质研究院分析测试中心分析。*根据李彤等人的资料,1992。

表5.2黔中-黔东南黑色岩系中U含量统计表